Fusão não poluente, outra
via possível?
A manipulação FOCUS
Os resultados obtidos até hoje não têm o mesmo nível de confiabilidade que os da Z-machine
de Sandia, mas achamos interessante mencionar essas experiências
para mostrar a ampla gama que a MHD permite, no que diz respeito ao aumento
da densidade e da temperatura de um plasma. Nesse aspecto, a manipulação
FOCUS é muito original. Resta saber, neste caso, se as altas
temperaturas medidas pelo fluxo de raios X correspondem realmente
à temperatura do plasma ou ao efeito de impacto
na ânoda. E. Lerner, que não possui os meios do poderoso
laboratório do Novo México, está convencido de que isso indica que uma temperatura
de mais de um bilhão de graus (100 keV) teria sido
obtida. Deixaremos a ele a responsabilidade por essa conclusão.
Princípio de funcionamento
1º de junho de 2006
FOCUS é uma experiência que muitas pessoas falam desde o início
dos anos 2000. Você encontrará informações na enciclopédia
Wikipedia em:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_focus
A fusão, para qualquer pessoa, evoca imediatamente
duas únicas vias.
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A fusão nos Tokamaks, correspondendo à cara manipulação
ITER, que será instalada em Cadarache, ao norte de Aix-en-Provence -
A fusão por lasers, como esta outra "catedral para engenheiros"
que é o projeto Megajoule, localizado em Barp, perto de Bordeaux.
A fusão também se refere exclusivamente à do deutério e trítio, que é a que ocorre
na temperatura mais baixa. O deutério é um isótopo do hidrogênio cujo núcleo é constituído por um
próton e um nêutron. O núcleo do trítio contém um próton e dois nêutrons.
Sua fusão, ocorrendo quando a temperatura
atinge cem milhões de graus (a um ritmo rápido), produz um núcleo de hélio e um nêutron (rápido) dotado de energia
de 14 MeV (14 milhões de elétrons-volts). No núcleo do Sol a temperatura da "caldeira" é apenas de 15 a 20 milhões de graus
e a fusão ocorre a um ritmo muito mais lento
(caso contrário o Sol explodiria).
As moléculas de hidrogênio pesado se parecem muito com as do hidrogênio
leve. Elas possuem as mesmas propriedades
químicas:
À esquerda, uma molécula D-D e à direita uma molécula T-T. A ligação é feita por elétrons,
aqui representados por abelhas. Os "núcleons"
são representados por diabinhos. Os prótons, eletricamente carregados, estão em roxo, os nêutrons, eletricamente neutros, em vermelho.
A partir de 3000° o hidrogênio
"ioniza-se completamente", os elétrons saem dos núcleos e o hidrogênio (leve ou pesado) se transforma em plasma,
mistura de um "gás de elétrons" e núcleos eletricamente
carregados. Mas em torno de 100-150 milhões de graus, esses núcleos tendem
a reagir:
Aqui está o esquema da fusão do hidrogênio pesado:
O leitor pode se familiarizar com todos esses conceitos relacionados à energia nuclear consultando minha quadrinha, gratuita e disponível para download:
Energéticamente Seu
disponível no site
http://www.savoir-sans-frontieres.com
na endereço:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
É a emissão desse nêutron de fusão de 14 MeV que causa problema, pois essas partículas provocam
radioatividade induzida em todas as estruturas que constituem
o reator. Esses nêutrons se integram nos materiais das estruturas do reator, gerando várias substâncias instáveis que se tornam imediatamente radioativas e constituirão resíduos. Esse fluxo de nêutrons altera também as estruturas do reator, pode comprometer no final a solidez de seus componentes e alterar o bom funcionamento das bobinas que garantem o confinamento do plasma.
O desenho acima evoca a regeneração do trítio. Na prática, os nêutrons de fusão não criam apenas trítio. Eles também criam vários isótopos radioativos, por efeito de radioatividade artificial (em oposição à "radioatividade natural" ligada aos isótopos radioativos existentes na natureza, e que foram inicialmente criados nas explosões de supernovas, depois integrados à massa da Terra no momento de sua formação). Uma camada de lítio se comporta como um "material fértil" que é suposto criar continuamente trítio, o qual, radioativo (meia-vida: 12 anos), não existe na natureza.
O homem da rua geralmente ignora que a fusão é como "uma química dos núcleos", onde se parte de um "misto de fusão", de uma "reação"
e que dá "produtos da reação". A fusão Deutério-Tritio é apenas uma das reações possíveis. Mas como é a que ocorre
na temperatura mais baixa
Reações de fusão não poluentes, isentas de
radioatividade e resíduos radioativos!
Vimos, em um dossier dedicado à Z-machine, que uma temperatura de dois bilhões de graus
foi atingida em 2005 nos laboratórios Sandia, no Novo México. Observamos que o objetivo da manipulação não era obter
temperaturas tão altas, mas criar uma simples fonte de raios X, sob alguns milhões de graus. No entanto, de maneira inesperada, esse compressor de plasma forneceu... dois bilhões de graus, de uma maneira perfeitamente incontestável. Esse resultado
outsider
criou imediatamente inquietação dentro das equipes que há décadas gerenciam esses projetos dispendiosos, que são:
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A fusão por laser (na França: Megajoule)
-
A fusão nas máquinas tokamak (na França: ITER)
Mas veremos que esta
Z-machine
pode
não ser a única a poder produzir plasmas tão quentes (enquanto o equipamento ITER, funcionando de forma contínua, não pode aumentar sua temperatura). Fazendo uma analogia, poderíamos dizer que há tanta diferença entre essa nova gama de máquinas de fusão, de alta temperatura e o tokamak, quanto entre os motores de explosão e as máquinas a vapor.
Assim, por comparação, o ITER é a máquina a vapor dos tempos modernos
Para melhor compreender esses tipos de máquina é necessário se familiarizar com as forças eletromagnéticas que atuam em condutores elétricos, depois em descargas.
Pegue um solenóide "flexível", uma simples bobina na qual fazemos passar uma corrente. Essa bobina vai gerar um campo que atuará sobre o fio percorrido pela corrente elétrica através da Força de Laplace I x B
Expansão de uma bobina devido ao próprio campo magnético
Isso é tipicamente a experiência que você já pode ter visto no Liceu ou no Palais de la Découverte.
Se a corrente for suficientemente intensa, isso pode causar a ruptura do condutor elétrico. No meu laboratório nos anos sessenta, criávamos campos magnéticos de 2 teslas (20.000 Gauss) com correntes de 50.000 amperes, fornecidas por uma bateria de capacitores. Os enrolamentos eram feitos de folha de cobre. Se eles não estavam firmemente presos (segurados por uma capa de fibra de vidro colada com araldite), esses solenóides explodiam imediatamente, espalhando o laboratório com destroços.
Peguemos agora uma descarga elétrica. Todos vocês já viram a experiência consistindo em fazer explodir uma descarga elétrica entre duas hastes metálicas. Essa "sobe" e acaba quebrando.
Reencontramos o esquema da bobina do início, à dif...